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题型:简答题
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简答题

已知函数

(1)当a>2时,求函数f(x)的极小值;

(2)试讨论曲线y=f(x)与x轴的公共点的个数.

正确答案

解:(1)

∵a>2,∴

∴当或x>1时,f‘(x)>0;

时,f'(x)<0

∴f(x)在,(1,+∞)内单调递增,在内单调递减

故f(x)的极小值为

(2)①若a=0,则f(x)=-3(x-1)2

∴f(x)的图象与x轴只有一个交点.

②若a<0,则

∴当时,f'(x)<0,

时,f'(x)>0

∴f(x)的极大值为

∵f(x)的极小值为

∴f(x)的图象与x轴有三个公共点.

③若0<a<2,则

∴当时,f'(x)>0,

时,f'(x)<0

∴f(x)的图象与x轴只有一个交点

④若a=2,则f'(x)=6(x-1)2≥0

∴f(x)的图象与x轴只有一个交点

⑤当a>2,由(1)知f(x)的极大值为,函数图象与x轴只有一个交点.

综上所述,若a≥0,f(x)的图象与x轴只有一个公共点;

若a<0,f(x)的图象与x轴有三个公共点.

解析

解:(1)

∵a>2,∴

∴当或x>1时,f‘(x)>0;

时,f'(x)<0

∴f(x)在,(1,+∞)内单调递增,在内单调递减

故f(x)的极小值为

(2)①若a=0,则f(x)=-3(x-1)2

∴f(x)的图象与x轴只有一个交点.

②若a<0,则

∴当时,f'(x)<0,

时,f'(x)>0

∴f(x)的极大值为

∵f(x)的极小值为

∴f(x)的图象与x轴有三个公共点.

③若0<a<2,则

∴当时,f'(x)>0,

时,f'(x)<0

∴f(x)的图象与x轴只有一个交点

④若a=2,则f'(x)=6(x-1)2≥0

∴f(x)的图象与x轴只有一个交点

⑤当a>2,由(1)知f(x)的极大值为,函数图象与x轴只有一个交点.

综上所述,若a≥0,f(x)的图象与x轴只有一个公共点;

若a<0,f(x)的图象与x轴有三个公共点.

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简答题

已知函数f(x)=asinx-x+b(a,b均为正常数).

(1)求证:函数f(x)在(0,a+b]内至少有一个零点;

(2)设函数在x=处有极值.

①对于一切x∈[0,],不等式f(x)>sin(x+)恒成立,求b的取值范围;

②若函数f(x)在区间(π,π)上是单调增函数,求实数m的取值范围.

正确答案

(1)证明:f(0)=b>0,f(a+b)=asin(a+b)-(a+b)+b=a[sin(a+b)-1]≤0,

∴函数f(x)在(0,a+b]内至少有一个零点.

(2)解:f′(x)=acosx-1.

∵函数f(x)在处有极值,

=0,即-1=0,解得a=2.

于是f(x)=2sinx-x+b.

sin(x+)=sinx+cosx,

∴不等式f(x)>sin(x+)恒成立⇔b>x+cosx-sinx对一切x∈[0,]恒成立.

记g(x)=x+cosx-sinx,则g′(x)=1-sinx-cosx=1-

∵x∈[0,],∴,从而

∴g′(x)≤0,即g(x)在[0,]上是减函数.

∴g(x)max=g(0)=1,于是b>1,故b的取值范围是(1,+∞).

②f′(x)=2cosx-1=

由f′(x)≥0得cosx,即,k∈Z.

∵函数f(x)在区间(π,π)上是单调增函数,

∴(π,π)⊆,k∈Z.

则有   即

只有k=0时,0<m≤1适合,故m的取值范围是(0,1].

解析

(1)证明:f(0)=b>0,f(a+b)=asin(a+b)-(a+b)+b=a[sin(a+b)-1]≤0,

∴函数f(x)在(0,a+b]内至少有一个零点.

(2)解:f′(x)=acosx-1.

∵函数f(x)在处有极值,

=0,即-1=0,解得a=2.

于是f(x)=2sinx-x+b.

sin(x+)=sinx+cosx,

∴不等式f(x)>sin(x+)恒成立⇔b>x+cosx-sinx对一切x∈[0,]恒成立.

记g(x)=x+cosx-sinx,则g′(x)=1-sinx-cosx=1-

∵x∈[0,],∴,从而

∴g′(x)≤0,即g(x)在[0,]上是减函数.

∴g(x)max=g(0)=1,于是b>1,故b的取值范围是(1,+∞).

②f′(x)=2cosx-1=

由f′(x)≥0得cosx,即,k∈Z.

∵函数f(x)在区间(π,π)上是单调增函数,

∴(π,π)⊆,k∈Z.

则有   即

只有k=0时,0<m≤1适合,故m的取值范围是(0,1].

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简答题

已知函数f(x)=lnx--2x(a≠0).

(1)讨论函数f(x)的单调性;

(2)设函数f(x)有极值点x0,证明:f(x0)≤-

(3)若方程f(x)=3有两个不相等的实根x1,x2,且x1<x2,证明:f‘()≠0.(f'(x)为f(x)的导函数)

正确答案

解:(1)f′(x)=

若a≤-1时,则f′(x)≥0,∴f(x)在(0,+∞)上是增函数.

若-1<a<0时,则f(x)在(0,+∞)上是增函数,在()上是减函数.

若a>0时,则f(x)在(0,)上是增函数,在(,+∞)上是减函数.…(4分)

(2)由f′(x0)==0得:ax02=1-2x0

∴f(x0)=lnx0-

设φ(x)=lnx-x-(x)>0.

当x∈(1,+∞)时,φ′(x)<0.

∴φ(x)的最大值为φ(1)=-.--------(9分)

(3)若f′()=0,则-2=0.

∵lnx1-=3.∴ln

∴H′(t)=>0∴H(t)>H(1)=0

故∴,即f′()≠0-----(14分)

解析

解:(1)f′(x)=

若a≤-1时,则f′(x)≥0,∴f(x)在(0,+∞)上是增函数.

若-1<a<0时,则f(x)在(0,+∞)上是增函数,在()上是减函数.

若a>0时,则f(x)在(0,)上是增函数,在(,+∞)上是减函数.…(4分)

(2)由f′(x0)==0得:ax02=1-2x0

∴f(x0)=lnx0-

设φ(x)=lnx-x-(x)>0.

当x∈(1,+∞)时,φ′(x)<0.

∴φ(x)的最大值为φ(1)=-.--------(9分)

(3)若f′()=0,则-2=0.

∵lnx1-=3.∴ln

∴H′(t)=>0∴H(t)>H(1)=0

故∴,即f′()≠0-----(14分)

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简答题

已知函数f(x)=x3+ax2+(2a-1)x

(1)当a=3时,求函数f(x)的极值;

(2)求函数f(x)的单调区间;

(3)在(1)的条件下,设函数f(x)在x1,x2(x1<x2)处取得极值,记点M(x1,f(x1)),N(x2,f(x2)),证明:线段MN与曲线f(x)存在异于M、N的公共点.

正确答案

解:(1)∵f(x)=x3+ax2+(2a-1)x,

∴f′(x)=x2+2ax+(2a-1).

若a=3,f(x)=x3+3x2+5x,f′(x)=x2+6x+5=(x+1)(x+5).

由f′(x)>0得x>-1或x<-5,此时函数单调递增,

由f′(x)<0得-5<x<-1,此时函数单调递减,

即当x=-5函数取得极大值f(-5)=

当x=-1函数取得极小值f(-1)=

(2)由(1)得f(x)=x3+ax2+(2a-1)x,

∴f′(x)=x2+2ax+(2a-1).

故f′(x)=x2+2ax+2a-1=(x+1)(x+2a-1).

令f′(x)=0,则x=-1或x=1-2a.

①当a>1时,1-2a<-1.

当x变化时,f′(x)与f(x)的变化情况如下表:

由此得,函数f(x)的单调增区间为(-∞,1-2a)和(-1,+∞),单调减区间为(1-2a,-1).

②当a=1时,1-2a=-1.此时,f′(x)≥0恒成立,且仅在x=-1处f′(x)=0,故函数f(x)的单调增区间为R.

③当a<1时,1-2a>-1,同理可得函数f(x)的单调增区间为(-∞,-1)和(1-2a,+∞),单调减区间为(-1,1-2a).

综上所述:当a>1时,函数f(x)的单调增区间为(-∞,1-2a)和(-1,+∞),单调减区间为(1-2a,-1);

当a=1时,函数f(x)的单调增区间为R;

当a<1时,函数f(x)的单调增区间为(-∞,-1)和(1-2a,+∞),单调减区间为(-1,1-2a).

(3)由(1)知,故M(-5,),N(-1,-).

所以直线MN的方程为y=-x-5.

,得x3+9x2+23x+15=0.

令F(x)=x3+9x2+23x+15.

易得F(-4)=3>0,F(-2)=-3<0,而F(x)的图象在(-4,-2)内是一条连续不断的曲线,

故F(x)在(-4,-2)内存在零点x0,这表明线段MN与曲线f(x)有异于M,N的公共点.

解析

解:(1)∵f(x)=x3+ax2+(2a-1)x,

∴f′(x)=x2+2ax+(2a-1).

若a=3,f(x)=x3+3x2+5x,f′(x)=x2+6x+5=(x+1)(x+5).

由f′(x)>0得x>-1或x<-5,此时函数单调递增,

由f′(x)<0得-5<x<-1,此时函数单调递减,

即当x=-5函数取得极大值f(-5)=

当x=-1函数取得极小值f(-1)=

(2)由(1)得f(x)=x3+ax2+(2a-1)x,

∴f′(x)=x2+2ax+(2a-1).

故f′(x)=x2+2ax+2a-1=(x+1)(x+2a-1).

令f′(x)=0,则x=-1或x=1-2a.

①当a>1时,1-2a<-1.

当x变化时,f′(x)与f(x)的变化情况如下表:

由此得,函数f(x)的单调增区间为(-∞,1-2a)和(-1,+∞),单调减区间为(1-2a,-1).

②当a=1时,1-2a=-1.此时,f′(x)≥0恒成立,且仅在x=-1处f′(x)=0,故函数f(x)的单调增区间为R.

③当a<1时,1-2a>-1,同理可得函数f(x)的单调增区间为(-∞,-1)和(1-2a,+∞),单调减区间为(-1,1-2a).

综上所述:当a>1时,函数f(x)的单调增区间为(-∞,1-2a)和(-1,+∞),单调减区间为(1-2a,-1);

当a=1时,函数f(x)的单调增区间为R;

当a<1时,函数f(x)的单调增区间为(-∞,-1)和(1-2a,+∞),单调减区间为(-1,1-2a).

(3)由(1)知,故M(-5,),N(-1,-).

所以直线MN的方程为y=-x-5.

,得x3+9x2+23x+15=0.

令F(x)=x3+9x2+23x+15.

易得F(-4)=3>0,F(-2)=-3<0,而F(x)的图象在(-4,-2)内是一条连续不断的曲线,

故F(x)在(-4,-2)内存在零点x0,这表明线段MN与曲线f(x)有异于M,N的公共点.

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简答题

已知a为正实数,函数f(x)=ax3-(a+2)x2+6x-3

(1)当a=1时,求函数f(x)的极小值;

(2)试讨论曲线y=f(x)与x轴的公共点的个数.

正确答案

解:(1)当a=1时,函数

f′(x)=3x2-9x+6=3(x-1)(x-2),

∴当x<1或x>2时,f′(x)>0;当1<x<2时,f‘(x)<0.

∴f(x)在(-∞,1),(2,+∞)内单调递增,在(1,2)内单调递减.

故f(x)的极小值为f(2)=-1.

(2)

令f′(x)=0,即,有

①若0<a<2,则

∴当时,f′(x)>0,当时,f′(x)<0,极大值

∴f(x)的图象与x轴只有一个交点;                             

②若a=2,则f′(x)=6(x-1)2≥0

∴f(x)的图象与x轴只有一个交点;

③当a>2,由(1)知f(x)的极大值为

∴f(x)的图象与x轴只有一个交点;  

综上所述,若a>0,f(x)的图象与x轴只有一个公共点.

解析

解:(1)当a=1时,函数

f′(x)=3x2-9x+6=3(x-1)(x-2),

∴当x<1或x>2时,f′(x)>0;当1<x<2时,f‘(x)<0.

∴f(x)在(-∞,1),(2,+∞)内单调递增,在(1,2)内单调递减.

故f(x)的极小值为f(2)=-1.

(2)

令f′(x)=0,即,有

①若0<a<2,则

∴当时,f′(x)>0,当时,f′(x)<0,极大值

∴f(x)的图象与x轴只有一个交点;                             

②若a=2,则f′(x)=6(x-1)2≥0

∴f(x)的图象与x轴只有一个交点;

③当a>2,由(1)知f(x)的极大值为

∴f(x)的图象与x轴只有一个交点;  

综上所述,若a>0,f(x)的图象与x轴只有一个公共点.

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